PDF《无线充电技术资料 》

5 瓦的充电器在一次完整的充电中平均 供电

2 瓦)? ? ? 待机(空载) :23 小时*0.12 瓦? =?2.8 瓦时? ? 由此可见,待机耗电量在手机充电器的总耗电量中所占比重很高. 2.4.2 无线充电器的耗电量? 我们的无线充电器同样包含一个交流转直流电源适配器.假设其效率同样为 72% 以及待机耗电量同样为 0.12 瓦.[注:无线充电器的待机耗电量远低于 0.12 瓦, 此处仅为方便对比说明.]无线充电连接的传输效率一般为 70%.我们假设利用 该无线充电器取代

2 个有线充电器,总耗电量为: ? 充电:1 小时*4 瓦/?72%?/?70%?=?7.9 瓦时(同时为

2 台装置充电)? ? ? 待机(空载) :23 小时*0.12 瓦? =?2.8 瓦时? ? 2.4.3 与有线充电器的对比? 两个有线充电器的总耗电量:2 * ( 2.8 + 2.8 ) = 11.2 瓦时 一个为两台装置充电的无线充电器的总耗电量:7.9 + 2.8 = 10.7 瓦时 由此可见,两者的总耗电量大致相当.虽然无线传输的效率明显不如铜线传输, 但是当利用无线充电器取代多个外接式电源适配器时, 无线充电器能够减少待机 耗电.

3 感应电能传输的基本原理 Dries van Wageningen 和Eberhard Waffenschmidt,Philips Research 感应耦合电能传输系统的基本原理如图

1 所示.这个系统由发射器线圈 L1 和接 收器线圈 L2 组成,两个线圈共同构成一个电磁耦合感应器.发射器线圈所携带 的交流电生成磁场,并通过感应使接收器线圈产生电压.这种电压可用于为移动 设备供电或为电池充电. 电能传输效率取决于感应器之间的耦合(k)和它们的品质(Q).(见优值系数) 耦合不仅与两个感应器(z)之间的距离以及相对大小(D2 /D)有关,还与线圈的形 状和它们之间的角度有关(图上无显示). ?

4 传输效率 Dries van Wageningen和Eberhard Waffenschmidt,Philips Research 图2显示在品质因数为

100 的情况下, 图 1所示的系统理论上可达到的最佳效率. 所有的尺寸都按照发射器和接收器线圈中较大的线圈D的直径进行了调整. 这个值是根据线圈之间的轴向距离(z/D)计算得出的.参数为较小线圈D2 的直 径. 从图中可以看出 ? 距离越大(z/D >

1)或线圈大小差距越大,效率降低的幅度越大 ? 距离越小(z/D <

0.1),线圈大小越接近(D2/D = 0.5..1),效率越高 这表示,远距离(相隔一定的空间)的感应电能传输效率非常低.我们目前还无 法解决在普通电器中采用这个系统时所产生的能源浪费问题. 而在设备附近(例如表面)进行的感应电能传输则可以真正做到高效,其效率可 与有线传输比拟.无线近距离电能传输集舒适性和易用性于一体,符合当今社会 对节能的要求. ?

5 功率损耗优值系数(FOM) Dries van Wageningen及Eberhard Waffenschmidt,Philips Research 无线充电系统受系统内部功率损耗的限制.损耗造成能量流失,并产生热量限制 最大的转化传输功率.因此,优化系统必须尽可能降低功率损耗. 功率损耗可表示为损耗因数 即与所转化能量相关的所有损耗总和与所传输能量的比值.对给定 无线充电系统,我们可以进一步分析得出其最低损耗因数(如与负载 和电源恰当匹配): 以上公式可简化为: (简化公式由 Esko Str?mmer 提供,特此鸣谢) 上述等式可用图

3 表示.等式仅取决于无线充电系统的两个基本参数:接收器和 发射器线圈之间的耦合因数 k 以及系统品质因数 Q.系统品质因数即发射器和接 收器品质因数的几何平均值. 等式显示,系统品质因数 Q 与耦合因数 k 之积决定优值系数(FOM).这意味着系 统品质因数和耦合因数对系统表现起着等效的制约作用. 较低的耦合度可通过较 佳的品质因数实现线性补偿,反之亦然.